Ингибирующее действие сернистого ангидрида — Условия развития и активности молочных бактерий вина

Условия развития и активности молочных бактерий вина — Ингибирующее действие сернистого ангидрида

Содержание материала

Сернистый ангидрид является энергичным ингибитором молочнокислых бактерий и отчасти поэтому он получил такое широкое применение в производстве и хранении вина. Будучи более активным в отношении,ба.ктерий, чем в отношении дрожжей, он блокирует активность бактерий в процессе приготовления вина и делает спиртовое брожение более чистым. В случае, когда хотят провести яблочно-молочное брожение, варьируют применяемые дозы сернистого ангидрида таким образом, чтобы это превращение протекало в замедленном темпе, но не прекращалось. В дальнейшем во время хранения зернистый ангидрид применяют с целью полного подавления бактерий, что обеспечивает необходимую стабильность вин.
Токсичность сернистого ангидрида зависит от титруемой кислотности среды, поэтому трудно сравнивать экспериментальные результаты, полученные при различных рН. Кроме того следует учитывать реакционную способность среды, которая уменьшает эффективность. Известно, что сернистый ангидрид вступает в соединение со многими компонентами сусла и вина и образующиеся соединения являются более или менее стабильными в зависимости от их константы химической диссоциации.
Долгое время думали, что связанный сернистый ангидрид, который больше не обладает химическими свойствами сернистого ангидрида в свободном состоянии, не оказывает влияния на микроорганизмы. Это полностью подтверждается в отношении дрожжей, которые, преобразовывая сернистый ангидрид в ацетальдегид, инактивируют его, но это не совсем точно по отношению к бактериям.
Форнашон (1963) показал, что во время развития дрожжей в сахарсодержащей среде в присутствии альдегидсернистой кислоты некоторые молочнокислые бактерии, и главным образом гетероферментативные организмы, могут метаболизировать ацетальдегид и высвобождать таким образом сернистый ангидрид, находящийся в связанной форме. Именно посредством такого механизма альдегидсернистая кислота, по-видимому, обладает антибактериальным действием, меньшим, однако, чем свободный сернистый ангидрид.
Было продолжено исследование (С. Лафон-Лафуркад и Пейно, 1974) проблемы ингибирования бактерий сернистым ангидридом в различных формах, в разных условиях: непосредственно на суспензиях бактерий, при росте бактерий в процессе молочнокислого сбраживания сахара или яблочной кислоты и с ферментативной активностью клеток, не размножающихся делением.

Прямое бактерицидное действие форм сернистого ангидрида
Таблица 12.13

Число клеток, оставшихся живыми (в %), через несколько минут после внесения сернистого ангидрида (30 мг/л)

Пировиноградной сернистая кислота

В табл. 12.13 показано прямое бактерицидное действие этих разных форм, примененных к суспензии бактерий в простой среде. Как и можно было ожидать, сернистый ангидрид развивает наибольшую активность в свободной форме. Она значительно усиливается при пониженном рН; разница рН в 0,2 дает очень ощутимый эффект; кокки обычно менее сульфитоустойчивы, чем бациллы. Уже 5 мг сернистого ангидрида на 1 л убивают большое число бактерий, а 100 мг уничтожают их полностью.
Бактерицидная способность сернистого ангидрида в связанной форме полностью доказана, но она меньше. Живая популяция Lactobacillus hilgardii после внесения 5 мг связанного сернистого ангидрида уменьшается на 50%. Ингибирующее действие пировиноградно-сернистой кислоты обычно немного сильнее, чем действие альдегидсернистой кислоты, более стабильного соединения. Хотя и трудно дать оценку на основании только этих опытов, так как бактерицидная способность изменяется в зависимости от вида бактерий, можно считать, что связанные формы S04 в 5—10 раз менее активны, чем свободная форма.
Эта антибактериальная способность проявляется также в случае молочнокислого сбраживания сахара (порог восприимчивости составляет 5 мг/’л, порог полного ингибирования от 30 до 100 мг/л), в случае возбуждаемого яблочно-молочного брожения, а также когда считают, что имеют дело с яблочно-молочной активностью бактерий, не размножающихся делением.
Введение свободной формы SO2 в дозе 10 мг/л в латентной фазе до начала яблочно-молочного брожения уменьшает популяцию бактерий на 75%; в связанной форме сернистый ангидрид в этой же дозе задерживает размножение и блокирует яблочно-молочное брожение. При добавлении во время экспоненциальной фазы такая же доза малоэффективна.
Сернистый ангидрид оказывает намного меньшее действие на молочнокислые бактерии, которые не размножаются делением. При равных дозах и в одинаковых условиях он больше воздействует на рост бактерий, чем на яблочно-молочное превращение.

Отсюда вытекают и возможности использования его в технологии. Во всех случаях, когда хотят иметь яблочно-молочное брожение, необходима осторожная сульфитация мезги небольшими дозами. Действительно, связанная форма сернистого ангидрида, которая переходит в вино, могла бы стать одним из главных препятствий для последующего развития молочнокислых бактерий и их яблочно- молочной активности. Для иллюстрации этого положения в табл. 12.14 приведены результаты наблюдений Сюдро и Касиньяра (1959), которые показывают число дней, необходимых для возбуждения яблочно-молочного брожения от сульфитации данного сусла.
Таблица 12.14
Влияние сульфитации сусла на яблочно-молочное брожение вина

Число дней, необходимых для начала яблочно-молочного брожения

Статья по теме:   Мола гусейн цибил – сорт винограда

Результаты проведенных авторами экспериментов относительно роли связанной формы SO2 показывают в новом свете механизм действия сернистого ангидрида при приготовлении вина. До сих пор считали, что сульфитация дробленой массы винограда, проводимая наряду с другими целями Для того, чтобы ингибировать бактерии, действует на них только в течение короткого периода времени между введением S02 и началом брожения, т. е. в то время, когда он находится в свободной форме. Однако в действительности, если бы это было так, SO2 быстро образовал бы соединения с компонентами винограда и сусла, а это привело бы к его полной инактивации. Допускали также, что после его перехода в состояние альдегид- сернистой кислоты, формы, в которую превращается после брожения весь сернистый ангидрид, добавляемый в мезгу, SO2 больше не играет роли ингибитора. Фактически же сернистый ангидрид в связанной форме сам является ингибитором молочнокислых бактерий. И если он в 5—10 раз менее активен, чем в свободном состоянии, то нужно считаться с тем, что его может быть в 5—10 раз больше, следовательно, он имеет большое практическое значение до такой степени, что при концентрации связанного S02 порядка 90—120 мг/л яблочно-молочное брожение в некоторых типах вин с низким рН (например, 3,20—3,30) может стать невозможным.
Когда хотят избежать яблочно-молочное брожение (в особенности у белых сухих вин), то нужно иметь в виду, что стабильность связана не только с одним бактерицидным действием сернистого ангидрида, вводимого в сусло, но, скорее, с дозой связанного S02, который остается в вине после приготовления и действие которого будет продолжаться в период его хранения.

Условия развития и активности молочных бактерий вина

Содержание материала

СПОСОБЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РОСТА БАКТЕРИЙ

Бактериальная популяция определяется двумя параметрами: микробиальной плотностью, т. е. массой клеток на единицу объема, и клеточной концентрацией, т. е. числом клеток на единицу объема. Возрастание этих двух параметров отражает рост бактерий. Масса клеток выражает массу синтезированного органического вещества, концентрация — число клеточных делений. В гл. 7 было показано на примере дрожжей, что для роста микроорганизмов необходимо сочетание определенного числа факторов и условий.
Понятие «ограничивающий фактор» было определено в гл. 7, как любой фактор, отсутствие или недостаток которого влекут за собой остановку роста. Определены также различные фазы роста: скрытое состояние, ускоренное развитие, экспоненциальная или логарифмическая фаза, замедление, устойчивая фаза и отмирание (см. рис. 7.1).

Подсчет общего количества клеток и числа живых клеток

Для исследования размножения и активности молочнокислых бактерий можно использовать способы, аналогичные тем, какие применяют в отношении дрожжей. Метод прямого подсчета клеток с помощью гематиметра Маласеза может также применяться к бактериям, используя увеличение в 600 раз; подсчет стрептококков или стрептобацилл остается приблизительным, так как невозможно подсчитать элементы цепочек; в зависимости от их длины результаты могут иметь большие расхождения. Кроме того, можно определять число бактерий по отношению к дрожжам, которые легче поддаются подсчету, например, в молодом вине.
Камера счетчика клеток Салумбини разделена на 400 маленьких квадрат- ных чашечек глубиной 0,04 мм и площадью 0,0025 мм2, т. е. объемом 1/10 000 мм 3 каждая. Бактериальная суспензия фиксируется на формальдегиде и окрашивается метиленовой синью; через 5 мин покоя суспензию рассматривают под микроскопом. Трудности представляют наводка на фокус и определение местонахождения бактерий., Наряду с другими исследованиями авторы отказались от метода прямого подсчета и предпочли способ, основанный на нефелометрических измерениях с эталонированием по массе.
Известно отношение между мутностью бактериальных суспензий и сухой массой бактерий; однако форма, в зависимости от того, кокки это или бациллы, и величина клеток могут исказить истинную картину. При очень тщательной работе в одних и тех же условиях среды, окраски и т. д. помутнение, измеренное нефелометром, можно выразить в сухой массе бактерий, находящихся в состоянии суспензии, в соответствии с заранее построенным графиком (Меламед, 1962). Для удобства работы можно использовать одну и ту же кривую для всех бактерий, хотя и существуют расхождения (в среднем около 10%) между бактериями различной формы. На рис. 12.1 представлена кривая среднего типа. В табл. 12.1 приведены отношения между массой бактерий и числом клеток для двух молочнокислых бацилл; в табл. 12.2 показано влияние формы и величины бактерий на определение методом нефелометрии.

Рис. 12.1. Калибровочная кривая зависимости между сухой массой бактерий молочнокислого брожения в суспензии и оптической плотностью, определенной прямым отсчетом на шкале нефелометра.

Число живых бактерий определяют путем подсчета на чашках Петри. Этот способ труднее реализовать, и он менее точен, чем при работе с дрожжами. Он позволяет приближенно вычислять «жизнеспособность» культур, но не может быть мерой их реального роста. Размножаются не все живые клетки, а некоторые колонии могут возникнуть из групп клеток. Такой метод, который позволил, например, следить за поведением молочнокислых бактерий, введенных в вино, дает лишь сравнительные результаты. Когда живые бактерии находятся в большом объеме жидкости (например, в осветленных винах), предпочтительно использовать фильтрующие мембраны; нужно, чтобы состав питательной среды, на которую помещают мембрану, подходил для развития молочнокислых бактерий вина; работу проводят в атмосфере углекислого газа (Пейно и Сапис-Домерк, 1972).

Статья по теме:   Сорт винограда Кристалл

Эволюция молочнокислых брожений

За развитием культуры можно также следить путем периодического определения одного из поглощаемых или образуемых элементов. В случае молочнокислого сбраживания сахаров определяют молочную кислоту или, что проще, увеличение общей кислотности. При яблочно-молочном брожении вина можно проследить исчезновение яблочной кислоты, применяя хроматографию или количественный микробиологический, или энзиматический анализ; можно, наконец, определять количество углекислого газа манометрическим методом или применением специального электрода (Лонво, 1975).

Отношение между мутностью бактериальной суспензии и формой и величиной клеток

Приблизительные размеры, мкм

Масса бактерий (в мг/л), вызывающих одно и ТО же значение помутнения (75 делений нефелометра)

Таблица 12.1
Отношение между массой молочнокислых бактерий Lactobacillus hilgardii и числом клеток

Число клеток на 1 см*

Влажная масса,* мг/л

Число клеток на 1 мг влажной массы

Сухая масса, мг/л

Число клеток на 1 мг сухой массы

Штамм ВС 2 Штамм ВZ 14

Масса остатка от центрифугирования, после обезвоживания.
Таблица 12.2


Рис. 12.2. Эволюция роста бактерий, определенная:
а — по сухой массе бактерий, образовавшихся во время молочнокислого сбраживания сахаров; б — по увеличению кислотности во время молочнокислого сбраживания сахаров: 1 — Реdiococcus cerevisiae; 2 — Leuconostoc oinos A+; 3 — Lactobacillus casei; 4 — Lactobacillus hilgardii.

При изучении молочнокислого брожения полной содержащей сахар питательной среды (разбавленное виноградное сусло, обогащенное 5 г/л дрожжевого экстракта и доведенного до рН 4,4), засеянной бактериями, выделенными из вина, в количестве от 30 000 до 50 000 на 1 см 3 при температуре 25° С (рис. 12.2), можно сделать следующие замечания:
а) помутнение, которое можно измерить, проявляется через 24—48 ч после засева; при прочих равных условиях скрытая фаза более продолжительна у кокков; гетеро- или гомоферментативный характер бактерий не оказывает на этот фактор никакого влияния;
б) максимальной численности популяция достигает у молочнокислых бацилл через 4 дня, у кокков за 8— 12 дней;

Рис. 12.3. Схема эволюции роста бактерий и яблочно-молочиого брожения при виноделии по красному.
в) урожаи бактерий выше у гетероферментативных видов; массовые значения образующихся гетероферментативных бацилл в 2 раза больше, чем у гомоферментативных бацилл;
г) образование кислотности начинается не сразу; жидкость непрозрачна, в то время как еще не образовалась .концентрация кислотности, достаточная для количественного определения;
д) образование кислотности происходит интенсивно после того, как популяция. достигнет стационарной фазы; кислотность может удвоиться, начиная с момента, когда констатируют максимальный рост бактерий. По истечении 20 дней подкисление все еще продолжается. Не отмечается параллелизма, который существует, например, между спиртовым брожением и размножением дрожжей. Бактерии растут быстрее, чем дрожжи, но имеется расхождение, разрыв между образованием молочной кислоты и ростом;
е) максимальные значения образующейся кислотности у различных бактерий мало различаются .между собой, во всяком случае, они менее изменчивы, чем максимальные значения массы бактерий.
Когда анализируют процесс спонтанного роста бактерий с момента начала переработки винограда посредством указанных выше количественных способов, обычно различают два последовательных цикла роста, которые схематически отражены на рис. 12.3. Первый начинается в первые часы брожения на мезге и протекает параллельно с развитием дрожжей; размножение бактерий прекращается с образованием спирта, и популяция бактерий претерпевает очень сильное уменьшение. Число живых клеток, остающихся в новом вине после спиртового брожения, может сильно колебаться. Веч (1973) сообщает, что у швейцарских вин это число колеблется от 100 до 80 000 на 1 см 3 ; 2/3 вин имеют свыше 10000 живых бактерий на 1 см 3 . Следующий за этим латентный период является более или менее длительным. В отдельных редких случаях могут быть совмещения по времени спиртового и яблочно-молочного -брожения, что нежелательно; чаще всего латентный период длится несколько дней или несколько недель, если при этом выступает какой-либо ограничивающий фактор (сернистый -ангидрид, неблагоприятная темпера- тура); скрытый период может продолжаться в течение нескольких месяцев.
После этой фазы размножение возобновляется и вызывает сбраживание яблочной кислоты. На первой стадии образование молочной кислоты идет слабо. Яблочно-молочное брожение проявляется некоторой задержкой размножения клеток. Разложение яблочной кислоты начинается только тогда, когда рост достигает логарифмической фазы; оно продолжается во время стационарной фазы и даже в фазе замедления. Когда популяция слаба, яблочная кислота не расходуется. Похоже, что численность популяции должна превзойти 1 млн. клеток на 1 см 3 , чтобы яблочно-молочное брожение действительно началось. Фактически речь идет не о настоящем брожении, поскольку оно не является источником энергии.


Рис. 12.4. Приспособление, позволяющее экспериментально обнаружить начало яблочно-молочного брожения благодаря образующемуся пузырьку углекислого газа.

Затем после исчезновения яблочной кислоты популяция уменьшается более или менее быстро, и наконец в вине остается популяция живых клеток, численность которой зависит от их рН, степени сульфитации, способов осветления (Мартиньер и сотрудники, 1974).
Чтобы проследить эволюцию яблочно-молочного брожения, в лабораторных условиях было использовано следующее приспособление. Засеянную питательную среду или вина, подлежащие исследованию, помещали в колбы вместимостью 100 или 200 см 3 с длинной тонкой калиброванной шейкой. Их наполняют до калибровочной метки и закрывают толстым слоем смеси, состоящей на 2/3 из парафина и на 1/3 из парафинового масла, которую сжижают легким нагреванием. Затем колбы ставят в термостат при 25° С. При этой температуре смесь затвердевает и сохраняет консистенцию пасты. Такое приспособление позволяет наблюдать пузырек углекислого газа, образующийся под парафиновой пробкой, и фиксировать его объемы, которые заставляют пробку подниматься вверх по горловине колбы (рис. 12.4). Исследуемые среды предварительно очищают от углекислого газа путем взбалтывания под вакуумом. Затем во избежание вмешательства дрожжей в вино вводят актидион из расчета от 2 до 5 мг/л. Система обтюрации действует надежно только при температуре 25° С.
Этот способ особенно чувствителен для определения момента начала яблочно-молочного брожения и позволяет быстро делать большое число сравнений. Этот способ применим и тогда, когда хотят оценить шансы еще кислого вина подвергнуться спонтанному яблочно-молочному брожению; для этого образец шина, помещенный в такую колбу, ставят в термостат и следят за появлением первого пузырька под парафином. Следует подтвердить аналитически исчезновение яблочной кислоты и титруемой кислотности, так как образование углекислого газа даже без участия дрожжей, нельзя рассматривать как явление специфическое для яблочно-молочного брожения.
Чтобы точнее проследить этот феномен, можно использовать углекислотный электрод, который позволяет количественно определять углекислый газ, растворенный в жидкости (Лонво и Риберо-Гайон, 1973); углекислый газ диффундирует через тефлоновую мембрану в электролит, вызывая изменение рН, которое регистрируется. Эти авторы воспользовались аппаратом, созданным для количественного анализа углекислого газа в крови; результаты, выраженные в величинах парциального давления, могут быть представлены в виде концентрации на 1 л.

Статья по теме:   Осы - виноград

Жидкий сернистый ангидрид в виноделии

Жидкий сернистый ангидрид в виноделии

Жидкий сернистый ангидрид (S02) — бесцветная или с желтоватым оттенком жидкость с резким раздражающим запа­хом, с температурой кипения при атмосферном давлении ми­нус 10, ГС. Допускается массовая доля мышьяка 0,000004%, нелетучего осадка — 0,01-0,02%.

Используется в качестве консерванта для ингибирования развития дрожжей и бактерий; в качестве антиокислителя для ингибирования окислительных ферментов, предупреждения покоричневения сусла и виноматериалов, появления оксидазного касса и тонов переокисленности в винах; для санитарной обработки производственных помещений, винодельческого обо­рудования и технологических трубопроводов. Общее количе­ство сернистого ангидрида в готовых винах всех типов не дол­жно превышать 200 мг/дм3, в том числе свободного — 20 мг/дм3 (в столовых полусухих и полусладких — не более 30 мг/дм3).

Жидкий сернистый ангидрид взрыво- и пожаробезопасен, но ядовит: при концентрации в воздухе до 60 мг/м3 возможны острые отравления, сопровождающиеся отеком легких и рас­ширением сердца; вызывает раздражение кожи, глаз и верхних дыхательных путей, возможны ожоги кожи и глаз. Предельная концентрация в воздухе рабочей зоны производственных по­мещений 10 мг/м3. Работа с жидким сернистым ангидридом Должна проводиться в соответствии с требованиями правил техники безопасности и производственной санитарии в вино­дельческой промышленности.

Транспортировка и хранение осуществляются в стальных баллонах под давлением 0,06 МПа или в специальных железнодорожных цистернах под давлением не менее 1,5 МПа. Баллоны перевозятся любым видом транспорта в соответствии с правилами перевозки опасных грузов. Гарантийный срок хранения 3 месяца.

Сернистая кислота образует довольно устойчивые связи с альдегидными формами Сахаров, при этом ее антимикробные свойства резко понижаются. Количество связанных и свобод­ных форм сернистой кислоты, находящихся в динамическом равновесии, зависит от температуры, рН среды, других факто­ров. Поэтому выбор дозировок сернистой кислоты и постоян­ный контроль за состоянием ее форм лежат в основе ее при­менения как слабого консерванта. При больших дозах качест­во продукции ухудшается. Водные растворы сернистой кислоты широко применяются для дезинфекции тары, трубопроводов, укупорочных средств и оборудования. Сульфитация. Для сульфитации можно применять серу, жид­кий диоксид серы (S02) и метабисульфит (пиросульфит) калия. SO, применяется как антисептик и антиоксидант. Дозы S02 различны и зависят от многих условий: для кратковременной задержки брожения — 120—150 мг/дм3; при переливках моло­дых, не вполне осветленных виноматериалов, — 40—50; вы­держанных виноматериалов — 20—30; для виноматериалов, склонных к почернению, — 50—80, к оксидазному кассу — 50—75 мг/дм3. Для сульфитации применяют 6—7%-ный раствор S02 в воде, сусле или виноматериале.

В зависимости от технической оснащенности и конкретных условий предприятия сульфитацию проводят периодическим или поточным способом с использованием 7%-ного водного раствора S02 или сжиженного S02 из баллона. Расхождения между введенным S02 и аналитически определяемым в мезге, сусле или виноматериале не должно превышать ± 5 мг/дм3. Точные дозы S02, необходимые для обеспечения желаемого количества свободного S02, при сульфитации мезги, сусла и виноматериалов в каждом конкретном случае устанавливаются на основании лабораторных испытаний. Для виноматериалов, склонных к микробиологическим помутнениям, оцененных по шкале, как нестойкие, на­значают сульфитацию до массовой концентрации общего SO, до 200 мг/дм3. При склонности виноматериалов к биохимиче­ским помутнениям (оксидазному кассу) доза S02 должна быть не менее 100 мг/дм3. В винах, поступающих в реализацию (в том числе на экспорт), содержание S02 не должно превышать (мг/дм3): общего — 200, свободного — 20; в столовых полусу­хих и полусладких соответственно 300 и 30.

Источники:

http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/usloviya-razvitiya-i-aktivnosti-molochnyh-bakteriy-vina-10.html
http://vinograd.info/knigi/teoriya-i-praktika-vinodeliya/usloviya-razvitiya-i-aktivnosti-molochnyh-bakteriy-vina.html
http://vinograd-vino.ru/preparaty-v-vinodelii/935-zhidkij-sernistyj-angidrid-v-vinodelii.html

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector